Systèmes hors équilibre sous l'effet de collisions actives

Cette thèse étudie les phénomènes hors d’équilibre dans des systèmes granulaires soumis à des excitations externes, en se concentrant sur les transitions de phase absorbantes, l’hyperuniformité et la coexistence de phases. À l’aide d’un dispositif granulaire vibrant quasi-2d et d’un système simplifié en 2d, l’étude développe des théories cinétiques et hydrodynamiques fondées sur une version modifiée du formalisme de Boltzmann, permettant de décrire des collisions actives qui injectent et dissipent simultanément de l’énergie. La première partie de la thèse explore les transitions de phase vers des états absorbants dans ces systèmes par le biais de simulations. Elle caractérise le comportement critique, la synchronisation et les propriétés structurales des systèmes granulaires soumis à de telles transitions. Un modèle analytique est développé à l’aide de la théorie cinétique et d’équations hydrodynamiques dérivées via des développements de Chapman-Enskog. La deuxième partie s’intéresse à la manière dont des dynamiques conservant la quantité de mouvement lors des collisions tout en dissipant de l’énergie peuvent conduire à des états hyperuniformes – caractérisés par une suppression anormale des fluctuations de densité à grande longueur d’onde – et à leur impact sur les phénomènes typiques observés à l’équilibre. Cette section inclut une analyse détaillée des effets de l’hyperuniformité dans les solides 2D, aux interfaces, lors de la séparation de phase et de la nucléation, ou encore à proximité des points critiques. Enfin, la thèse explore l’autoassemblage de cristaux et quasi-cristaux dans les milieux granulaires vibrés.